Badania w ramach grantu promotorskiego nadzoruje dr hab. Jerzy Nakielski. Projekt został nawiązany we współpracy z prof. E. Coenem z John Innes Centre w Norwich, dzięki uprzejmości którego otrzymano nasiona badanych roślin.

Celem badania jest charakterystyka układu komórek oraz określenie przebiegu głównych kierunków wzrostu w płatkach Antirrhinum majus - kwiatu o symetrii grzbiecistej. To jedna z trzech zasadniczych form symetrii kwiatów.

Zawilec gajowy czy tulipan posiadają promienistą symetrię kwiatów - to znaczy, że mają przynajmniej dwie płaszczyzny symetrii. Płaszczyzny te dzielą kwiaty na połowy, które są swoim lustrzanym odbiciem. Z kolei paciorecznik czy fiołek afrykański to kwiaty niesymetryczne, nieposiadające ani jednej płaszczyzny symetrii.

Naukowcy wyróżniają także kwiaty posiadające tylko jedną płaszczyznę symetrii. To kwiaty grzbieciste. Ich przedstawicielami są m.in. rośliny motylkowe i storczyki.

"Symetria grzbiecista jest ewolucyjnie młodsza i bardziej zaawansowana od symetrii promienistej. Powstawała prawdopodobnie w wyniku przystosowania się roślin do owadopylności. Kwiaty grzbieciste są o wiele bardziej atrakcyjne dla owadów" - wyjaśnia Magdalena Raczyńska.

Antirrhinum majus - lwia paszcza to jednoroczna ozdobna roślina ogrodowa, znana z charakterystycznych dwuwargowych kwiatów. W biotechnologii i genetyce uważana jest za roślinę modelową, pomagającą badać procesy kształtowania się organów roślinnych. Już w XIX wieku Darwin i Mendel wykorzystywali ją w badaniach nad dziedzicznością, a w II poł. XX wieku wyizolowano z niej pierwszy transpozon - tzw. wędrujący gen, który może przemieszczać się na inną pozycje w genomie tej samej komórki.

Doktorantka UŚ prowadzi zarówno badania empiryczne, jak i symulacje komputerowe obrazujące rozwój płatka.

Obserwuje nie tylko komórki w epidermie - tkance okrywającej płatki dzikiej formy Antirrhinum majus, ale także dwóch jej mutantów - backpetals i cycloidea dichotma, charakteryzujących się, dzięki wyłączeniu pewnych genów, odmienną od dzikiej formy symetrią kwiatów bądź płatków.

"W ramach badań empirycznych stosuję technikę barwienia płatków w całości i mikroskopię fluorescencyjną. Z kolei symulacje opieram na metodzie tensora wzrostu" - opowiada badaczka. Układy komórek obserwuje pod mikroskopem m.in. pod kątem orientacji podziałów komórkowych czy wielkości grup komórek.

Z kolei badania modelowe opierają się na zastosowaniu tensora wzrostu. "To narzędzie badawcze opracowane przez prof. Zygmunta Hejnowicza opierające się na założeniu, że istnieje pewne pole prędkości wzrostu, które determinuje sposób wzrostu organów w poszczególnych rejonach. W zależności od pozycji w tym polu różne części organu mogą rosnąć w różny sposób np. w danym kierunku szybciej niż w innych" - wyjaśnia Raczyńska.

Jak przypomina, z dotychczasowych badań prowadzonych na świecie wynika, że tożsamość i symetrie płatków uwarunkowane są genetycznie. Jednak to wzrost ma bezpośredni wpływ na zróżnicowanie wielkości, kształtów i symetrii płatków. Badaczka chce poznać odpowiedź na pytanie dotyczące zależności między aktywnością genów a wzrostem, który oddziałuje na tempo i orientację podziałów komórkowych czy zmiany w rozmiarach i kształcie komórek.

Jak mówi Magdalena Raczyńska, badania mają charakter poznawczy. "Mam nadzieję, że pomogą jeszcze lepiej zrozumieć biofizyczne postawy wzrostu i mechanizmów rozwoju korony tego gatunku - wyjaśnia. - Być może poznanie mechanizmów rozwoju kwiatu pozwoli w przyszłości na manipulowanie kształtami kwiatów. To jednak bardzo dalekosiężne plany".

Zakończenie prac zaplanowano na koniec 2010 roku. ESZ

PAP - Nauka w Polsce

tot/